Сети беспроводных датчиков ( WSN ) относятся к сетям пространственно рассредоточенных и выделенных датчиков, которые отслеживают и регистрируют физические условия окружающей среды и передают собранные данные в центральное место. WSN могут измерять условия окружающей среды, такие как температура, звук, уровень загрязнения, влажность и ветер. [1]
Они аналогичны беспроводным одноранговым сетям в том смысле, что они полагаются на беспроводную связь и спонтанное формирование сетей, чтобы данные датчиков можно было передавать по беспроводной сети. WSN отслеживают физические условия или условия окружающей среды, такие как температура , звук и давление . Современные сети являются двунаправленными: они собирают данные [2] и позволяют контролировать работу датчиков. [3] Развитие этих сетей было мотивировано военными приложениями, такими как наблюдение за полем боя. [4] Такие сети используются в промышленных и потребительских приложениях, таких как мониторинг и контроль промышленных процессов, а также мониторинг состояния машин.
БСС состоит из «узлов» — от нескольких до сотен или тысяч, где каждый узел подключен к другим датчикам. Каждый такой узел обычно состоит из нескольких частей: радиопередатчика с внутренней антенной или подключением к внешней антенне, микроконтроллера , электронной схемы для взаимодействия с датчиками и источника энергии, обычно батареи или встроенной формы сбора энергии . Сенсорный узелмогут варьироваться по размеру от обувной коробки до (теоретически) пылинки, хотя микроскопические размеры еще предстоит понять. Стоимость сенсорного узла также колеблется от нескольких до сотен долларов, в зависимости от сложности узла. Ограничения по размеру и стоимости ограничивают ресурсы, такие как энергия, память, скорость вычислений и пропускная способность связи. Топология WSN может варьироваться от простой звездообразной сети до расширенной беспроводной ячеистой сети с несколькими переходами . Распространение может использовать маршрутизацию или лавинную рассылку . [5] [6]
В компьютерных науках и телекоммуникациях сети беспроводных датчиков являются активной областью исследований, в рамках которой проводится множество семинаров и конференций, в том числе Международный семинар по встроенным сетевым датчикам (EmNetS) , IPSN , SenSys , MobiCom и EWSN . По состоянию на 2010 год в сетях беспроводных датчиков было развернуто около 120 миллионов удаленных устройств по всему миру. [7]
Мониторинг области является распространенным применением WSN. При зональном мониторинге WSN развертывается в регионе, где необходимо отслеживать какое-либо явление. Военным примером является использование датчиков для обнаружения вторжения противника; гражданский пример — геозонирование газо- или нефтепроводов.
Существует несколько типов сенсорных сетей для медицинских приложений: имплантированные, носимые и встроенные в окружающую среду. Имплантируемые медицинские устройства – это те, которые вводятся внутрь человеческого тела. Носимые устройства используются на поверхности тела человека или просто в непосредственной близости от пользователя. Встроенные в окружающую среду системы используют датчики, содержащиеся в окружающей среде. Возможные области применения включают измерение положения тела, местонахождение людей, общий мониторинг больных в больницах и дома. Устройства, встроенные в окружающую среду, отслеживают физическое состояние человека для непрерывной диагностики здоровья, используя в качестве входных данных данные от сети камер глубины, сенсорного пола или других подобных устройств. Сети области тела могут собирать информацию о здоровье, физической форме и расходе энергии человека.[8] [9] В приложениях для здравоохранения конфиденциальность и подлинность пользовательских данных имеют первостепенное значение. Особенно из-за интеграции сенсорных сетей с IoT аутентификация пользователя становится более сложной; однако решение представлено в недавней работе. [10]